最新:中国农业大学杨淑华等揭示植物冷应答调控的新机制

2019-09-24爱科学爱自然国际

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摘要:最近,中国农业大学生物学院杨淑华团队在Developmental Cell上发表题为“PUB25 and PUB26Promote Plant Freezing Tolerance by Degrading the Cold Signaling Negative RegulatorMYB15”的文章,揭示了PUB25和PUB26介导的泛素化蛋白酶体途径参与调节植物的冷冻耐受性,并且OST1介导的PUB25和PUB26的磷酸化有助于MYB15稳态,从而有助于精确调节植物冷应激反应。

作为环境因素之一,冷应力(包括低温胁迫(0℃-15℃)和冷冻应力(<0℃)在全球范围内造成大量农业生产损失。植物已经发展出复杂的调节机制,帮助它们抵御寒冷的压力,例如称为冷驯化的过程。CBF / DREB1A中的三个基因(CRT、DRE、CBF)家族在冷驯化中起关键作用。CBF基因的表达由寒冷迅速诱导,其蛋白质产物直接与COR(冷调节)基因的启动子结合,激活它们的表达,从而保护植物免受冷胁迫引起的损害。然而,如何动态和精确地调节该信号传导途径仍然是未知的。

最近,中国农业大学生物学院杨淑华团队在Developmental Cell上发表题为“PUB25 and PUB26Promote Plant Freezing Tolerance by Degrading the Cold Signaling Negative RegulatorMYB15”的文章,揭示了PUB25和PUB26介导的泛素化蛋白酶体途径参与调节植物的冷冻耐受性,并且OST1介导的PUB25和PUB26的磷酸化有助于MYB15稳态,从而有助于精确调节植物冷应激反应

最新:中国农业大学杨淑华等揭示植物冷应答调控的新机制

为了鉴定调节拟南芥冻结耐受性的新组分,研究人员从拟南芥生物资源中心(ABRC)收集了一组E3泛素连接酶突变体并进行了耐冻性测定,发现pub25-1(SALK_147032),U-box型E3连接酶PUB25的敲除突变体,与野生型(Col)相比,在非驯化(NA)下表现出弱的冷冻敏感性和冷驯化(CA)条件。考虑到PUB25及其同源物PUB26在调节植物免疫中的功能冗余,研究人员获得了pub26-1(GABI_308D07)突变体和pub25 pub26双突变体,发现pub26单突变体对于冷冻应激的反应与pub25相似,而pub25 pub26双突变体对冷冻应激的敏感性比单一突变体高得多。

此外,pub25 pub26双突变体中的离子泄漏(由冷冻胁迫引起的质膜损伤的指标)远高于野生型或pub25或pub26单突变体。当将pUB25或PUB26基因组片段引入pub25 pub26双突变体以产生互补系(pub PUB25#15和pubPUB26#9)时,pub25 pub26的冷冻敏感性得到很大程度的补充。这些结果表明PUB25和PUB26在调节拟南芥的抗冻性方面具有冗余功能。

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总之,该研究报告两个U-box型E3泛素连接酶,PUB25和PUB26,正向调节拟南芥的冷冻耐受性。PUB25和PUB26聚泛素化MYB15,CBF依赖性冷信号通路的转录抑制因子,导致MYB15降解,从而增强冷应激下的CBF表达。此外,冷激活的OST1特异性磷酸化PUB25和PUB26在保守的苏氨酸残基,增强其E3活性和促进冷诱导的MYB15降解。因此,研究结果揭示了OST1-PUB25 / 26模块通过控制负调节因子MYB15的稳态来调节冷应答的持续时间和幅度。

https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807(19)30691-4

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